CRISPR ferklearre: de machtichste skjirre yn 'e wrâld

De wrâld fan genetika hat gelikense dielen belofte en kontroversje west sûnt har yngong yn 'e iepenbiere zeitgeist yn' e 20e ieu. Genetyske yngenieur, benammen, is sa bedarre yn ferlieding en ûnrêst dat se troch guon as swarte magy wurde beskôge. Promininte yndividuen fan oars sûne geasten ferklearje faak de opsetlike feroaring fan DNA, benammen minsklik DNA, as etysk ersatz. 

Minsken hawwe genetyske technyk brûkt foar milennia

Sokke blanke feroardielingen wjerspegelje in wrâld dy't al millennia net bestiet. It meast foar de hân lizzende foarbyld is iten, spesifyk fan it GGO-ferskaat. Dy massive, libbendige, succulent Red Delicious apels dy't fleane fan boadskippen planken binne in aberraasje yn ferliking mei harren pre-minsklike foarâlden.

Troch krusing fan spesifike farianten fan apels, koenen minsken de genen propagearje dy't liede ta foarkommende fenotypen (fysike manifestaasjes). Wichtiger, it selektearjen fan droege-resistinte ferzjes fan krûden lykas nôt en rys hat in protte grutte beskaving rêden fan ynstoarten troch honger. 

Húsdieren jouwe in noch mear opfallende kontrast. Wolven binne fûle, territoriale rôfdieren. Se binne oant 180 pûn fan pure skrik wêrmei't in pear minsken it bêste koene yn in duel. Teacup Pomeranians, yn tsjinstelling, weagje acht poun wiet, en elke minske dy't in gefjocht ferliest oan ien is net wurdich om syn of har genetysk materiaal troch te jaan.

Dat ien fan 'e machtichste jagers fan 'e wrâld waard fermindere ta in respirearjende pluisbal is in testamint fan 'e hiele leafdesrelaasje fan 'e minskheid mei opsetlik feroarjen fan DNA. Algemiene trekken dy't de maatskippij selekteart ûnder bisten omfetsje docility, hearrigens, krêft en, fansels, smaak. 

Dochs is it idee fan minsklike DNA-feroaring dy't wirklik de kaken agape en knickers yn bossen lit. De hege idealen fan 'e iere eugenika-beweging fan Amearika joegen in feilige haven foar it advys fan rasiale supremasy, dy't feroare en in skriklike klimaks berikte yn it Tredde Ryk. 

Dochs is de doelbewuste kultivaasje fan winsklike genen gewoan yn 'e liberale maatskippij. It meast foar de hân lizzende foarbyld is abortus, dat is legaal yn de measte westerske maatskippijen. It is ûnmooglik om te arguminten dat minsken gjin foarkar hawwe foar bepaalde genomen yn in wrâld dêr't sawat njoggentich prosint fan foetussen mei Down Syndrome ôfbrutsen wurde.

Yn 'e Feriene Steaten hawwe rjochtbanken op genetysk basearre abortus in konstitúsjoneel rjocht beskôge: dokters dy't har ferbergje sjen litte genetyske steuringen ûnder foetussen, bang dat de mem sil ôfbrekke, binne sanksjonearre.

It opsetlik feroarjen fan it DNA fan in yndividu is net itselde as it fasilitearjen fan bepaalde genen yn 'e rin fan in protte generaasjes. Sels de ienris radikale prosessen fan it meitsjen fan GGO's (genetysk modifisearre organismen) kinne jo gewoan besteande genen ynfoegje yn oare soarten yn tsjinstelling ta it ûntwerpen fan nije. It is lykwols dúdlik dat minsken bepaalde genen leaver hawwe boppe oaren en drastyske maatregels sille nimme om dizze genen gewoaner te meitsjen. De earste biedt gewoan in fluggere, krekter manier om de doelen fan 'e lêste te berikken. 

In metoade foar it betûft feroarjen fan genetysk materiaal hat it minskdom lang ûntdutsen fanwegen de yntinsive kompleksiteit fan 'e biogemyske reaksjes om DNA hinne, lykas ek it magere oanbod fan ark dat effektyf binne op sa'n mikroskopyske skaal. Spesifyk is in metoade foar it snijen fan DNA op krekte lokaasjes, sadat lytse segminten ferfongen wurde kinne, ûngrypber west.

In trochbraak fan 2015 feroare dit alles; dizze trochbraak lit minsken no dizze langduorjende ûnfoldwaande kwytreitsje. In wrâld fan mooglikheden wachtet en it potinsjeel foar in grutskalige weryndieling fan ús lichems, ús omjouwing en sels ús ekonomy is oan dek. 

CRISPR: De machtichste skjirre yn 'e skiednis

(Opmerking: as jo alle wichtige organellen fan in sel en mear as trije soarten RNA fan 'e boppekant fan jo holle neame kinne, sille jo de folgjende útlis wierskynlik oersimplifisearre fine. As jo ​​in basisbegryp hawwe fan wat DNA en RNA binne, dit sil in útlis fan Goldilocks wêze. As jo ​​​​net witte wat RNA is, tink dan oan as de âldere broer fan DNA, dy't lykwols as de opdrachtjongen fan DNA einige.) 

Dizze trochbraak giet troch de namme fan CRISPR/CAS9, meastentiids ynkoarte ta gewoan CRISPR. Dizze ynnovative metoade, útsprutsen as yn "Ik woe dat myn toast skerper wie," is koart foar Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Liket dit in mûlefol? It is. Sûgje it op. Sa wiene "de teoryen fan algemiene en spesjale relativiteit" lykas "Deoxyribonucleic acid." Trailblazing ûntdekkingen hawwe faak lange nammen; wearing grutte jonge / grutte famke broek wurdt advisearre by it omgean mei futuristyske technology.

Hoewol it feroare DNA keunstmjittich is, komme beide komponinten fan CRISPR natuerlik foar. Yn har kearn profiteart it fan it ymmúnsysteem dat alle libbene sellen ûnderbout. Tink dit: it ymmúnsysteem is ekstreem kompleks, benammen dat fan in minske, mar 99% fan 'e tiid is ien firus net yn steat om deselde persoan op twa ferskillende gelegenheden te ynfektearjen.

Dit is om't stringen fan virale DNA wurde opslein en "ûnthâlden" binnen sellen nei de earste moeting. Yn 'e tweintichste ieu ûntdutsen wittenskippers dat bepaalde foarmen fan baktearjes dizze DNA-fragminten tusken koarte, werheljende stringen fan basispearen dy't ek palindromysk binne: de CRISPR's sandwichje. Dielen fan it firus binne no permanint ynbêde yn it genoom fan de baktearjes. En jo tochten dat jo goed wiene om wrok te hâlden. 

Stel jo foar dat in bakteriofaag (in firus dat baktearjes rjochtet yn tsjinstelling ta mearsellige organismen, lykas minsken) rûkt Barry Bacteria mar deadet him net. In wike letter komt Phil the Phage werom foar Round 2. Ek al sjocht Barry dat Phil him oerfallen, hy kin gjin wite bloedsellen stjoere om Phil te ferslaan, om't hy gjin hat. It baktearjele ymmúnsysteem brûkt in oare oanpak.

Dit is wêr't Cas9, de oare helte fan it CRISPR-systeem, yn spiel komt. Cas9, dat stiet foar CRISPR-assosjearre proteïne 9, scant it frjemde DNA dat it tsjinkomt en kontrolearret as ien dêrfan oerienkomt mei it virale DNA dat it hat opslein tusken de CRISPR's. As dat sa is, triggert Cas9 in endonuklease, ek wol bekend as in beheining-enzyme, om Phil syn earm, foet, of miskien sels syn holle ôf te snijen. Wat it segment ek is, it ferlies fan sa'n grut diel fan har genetyske koade makket it firus hast altyd net yn steat om syn rôfdierlike bedoelingen út te fieren.

Minsklike ymmúnsystemen winne fjildslaggen tsjin firussen troch de moaiste mikroskopyske krigers fan evolúsje te stjoeren om te fjochtsjen, útrist mei ongelooflijk krekte beskriuwingen fan it uterlik en taktyk fan 'e fijân. De baktearjele oanpak is mear besibbe oan it ûnderskeppen fan ynstruksjes fan in kommandant oan syn fuotsoldaten. "Oanfalle de poarten by moarn," wurdt "Oanfalle de [BLANK] by [BLANK]," en de ynfal mislearret. 

Uteinlik ûntdutsen wittenskippers dat praktysk elk libbend organisme eleminten hat fan sawol CRISPR as Cas9. Dit kin skokkend lykje, mar it is eins frij triviaal, jûn dat elk libbend ding ôfkomstich is fan baktearjes. Yn dizze organismen binne CRISPR's besibbe oan in âlde bibleteek dy't in stêd noait de muoite hat om ôf te brekken, en Cas9 is ien fan 'e minst wichtige beheiningenzymen.

Dochs binne se d'r, se wurkje, en it bêste fan alles, se bliken heul undiscriminating te wêzen: wittenskippers koene har dielen fan DNA fiede dy't neat mei firussen te krijen hiene, en CRISPR soe se loyaal opnimme en Cas9 soe trou ynsnijings meitsje . Ynienen hienen wy Gods skjirre yn ús hannen, en se wurken oan hast alle soarten DNA dat wy besochten: iten, bisten, sykten en minske. 

Hoewol de metoade wurdt popularisearre as "CRISPR", is it de kombinaasje fan sawol CRISPR's as Cas9 dy't sa absurd krêftich is. Lykas sein, binne d'r in oantal earder ûntdutsen beheiningenzymen, of DNA-skjirre. CRISPR is lykwols de earste metoade dy't minsken yn steat binne om te kontrolearjen wêr't de skjirre mei in hege graad fan krektens snije. 

Yn essinsje binne CRISPR's koarte segminten fan DNA dy't as blêdwizers tsjinje, of as twa tekens dy't sizze "Begjin hjir te snijen" en "Hjir ophâlde mei snije." Cas9 is in proteïne dat CRISPR's kin lêze en in enzym frijlitte om te snijen op beide spaasjes markearre troch de blêdwizers.

Wat kin CRISPR dwaan?

Skat, wat kin net CRISPR do? D'r binne twa haadkategoryen fan tapassingen foar de technology: min genetysk materiaal fûn yn kanker kin wurde ferfongen troch in korrizjearre DNA-sekwinsje om skealike mutaasjes te eliminearjen, en it kin tapast wurde om bepaalde fenotypeaspekten te ferbetterjen.

CRISPR is spannend om't it amper in pjut is en dochs al fan it laboratoarium nei de klinyk is sprongen. De auteurs fan in 2015-stúdzje dy't ferskine yn Natuer koenen accijns 48% fan it genetysk materiaal fan HIV fan HIV-oansleine sellen mei CRISPR. As it lykwols om kanker giet, hat CRISPR al de sprong makke fan petrischaal nei minsken: yn juny, de NIH goedkard de earste stúdzje fan T-sellen manipulearre troch CRISPR.

De proef rjochtet him op it foarkommen fan it weromkommen fan kanker. Lykas elkenien mei freonen of famylje dy't kanker hawwe bestriden (wat, spitigernôch, de measte minsken binne) wit, is kankerfrij ferklearre net lykweardich oan genêzen. Foar de kommende fiif oant tsien jier is d'r gjin oare kar as te wachtsjen en te sjen oft ienige minuten bûsen fan kanker oan behanneling ûntkommen binne en wachtsje op in kâns om werom te groeien. De CRISPR T-sellen hawwe kanker DNA yn har genoom ynfoege, en jouwe se it ekwivalint fan hyperfisy-bril wêrmei't se sykje nei de keizer fan alle kwalen.

HIV en kanker binne twa fan 'e meast formidabele Goliaths fan patologyske medisinen. En dochs, it fergelykjen fan CRISPR mei David is in net genôch metafoar. David wie teminsten in folwoeksene, wylst CRISPR amper in pjut is, en dizze pjut is al sjitten op it doel tsjin dizze meast oanhâldende fijannen fan 'e minske.

Fansels besteegje de measte minsken har libben net konstant troch tusken HIV en kanker. Mear foarkommende sykten mei folle minder kompleksiteit, lykas verkoudheid en gryp, sille makliker ûnder de greep komme fan T-sellen op knapperige steroïden.

Min DNA útsnije is goed, mar it is yn 'e reparaasje fan defekt DNA dat it potensjeel fan CRISPR wirklik leit. Sadree't it DNA op it goede plak is ôfsnien, en de mutearre seksje fuorthelle, wurdt it frij ienfâldich om DNA-polymerasen te brûken om it juste DNA tegearre te fusearjen.

De meast foarkommende genetyske lijen yn 'e Feriene Steaten binne hemochromatose (tefolle izer yn it bloed), cystyske fibrosis, de sykte fan Huntington en it syndroom fan Down. Fixaasjes oan 'e sykte-feroarsakende segminten fan DNA kinne massive hoemannichten minsklik lijen foarkomme. Fierder soene de ekonomyske foardielen prachtich wêze: fiskale konservativen soene bliid wêze om de $ 83 miljoen te besparjen dy't de NIH jierliks ​​besteget oan cystyske fibrosis allinich; liberalen soene de kâns hawwe om dizze sommen wer te ynvestearjen yn sosjale wolwêzen.

Foar dyjingen dy't fine de Down Syndrome abortus statistyk steurend, CRISPR-oanpassingen kinne in gaadlik kompromis wêze, it libben fan 'e foetus besparje, wylst it rjocht fan' e mem behâlde om in slim handikapt bern net te jaan.

De biotechnologywrâld wurdt al troch CRISPR slein. De GGO-fiedselindustry allinich is al miljarden dollars yn 't jier wurdich mei metoaden dy't frij rûch binne yn ferliking mei CRISPR. GMO-bedriuwen lykas Monsanto hawwe in myriade fan iten ferbettere troch folsleine genen yn te setten dy't hurdens, grutte en smaak fan oare iten befoarderje.

No is de jacht op genen foarby, en biotechbedriuwen kinne it perfekte gen ûntwerpe om yn te foegjen. It is wierskynlik dat de kommende pear desennia de Red Delicious syn supremacy sil moatte oerjaan oan in produkt yn 'e rigels fan' e Reade Orgasme as de Red Spiritual Experience.

Saaklike en politike gefolgen

CRISPR hat ek sawol disruptive as demokratisearjende gefolgen. Gene-bewurking yn 'e 2010's wie as kompjûters yn 'e 1970's. Se besteane, mar se binne ûnhandige en bespotlik djoer. Noch altyd is it produkt sa weardefol dat de bedriuwen grut genôch om har te beteljen in massaal merkfoardiel krije.

Dit is de reden dat bedriuwen lykas Monsanto hast monopoaljes kinne krije op it GMO-fjild. CRISPR sil dwaan oan genetyske technyk wat persoanlike kompjûters diene oan software yn 'e jierren '1980; dat is, de technology gâns ferbetterje, wylst se sa goedkeap meitsje dat lytse bedriuwen en partikulieren der foardiel fan kinne nimme. Oft jo in biologystudint binne, in amateur-biohacker of in begjinnende ûndernimmer, jo kinne in CRISPR-kit op it ynternet keapje foar in pear hûndert dollar.

Dêrom moat CRISPR biotech-behemoths lykas Monsanto tige senuweftich meitsje. De miljoenen minsken dy't it bedriuw ûndermynje of útkonkurrearje wolle, hawwe allegear in dolk krigen.

Guon minsken fersette Monsanto om't se tsjin GGO's fersette. Sokke stimmen wurde net folle leauwen jûn yn 'e wittenskiplike mienskip: GGO's wurde beskôge as frij feilich, praktysk elkenien yt se, en de droege-resistinte / rispinge-ferheegjende GMO's dy't de "Griene Revolúsje" yn Afrika en Yndia yn 'e jierren '1970 ûnderstipe hawwe, hawwe hûnderten rêden fan miljoenen minsken út honger.

In protte pro-GMO-persoanen fersette lykwols Monsanto fanwegen syn monopolistyske saaklike praktiken en besykjen om earme boeren te twingen om har sied te brûken. Foar CRISPR koene se net folle dwaan, útsein as se in ekstra hûndert miljoen dollar hienen lizzen om in opstart fan genetyske technyk te lansearjen. Harren mear ferfine arguminten hiene de neiging om te ferdrinken troch de "GGO's sille jo tosken útfalle en jo bern autisme jaan", wêrtroch Monsanto syn ferset delegitimisearje koe troch it as ûnwittenskiplik te skilderjen.

No, de relative betelberens fan CRISPR sil tastean GGO's en it fjild fan genetyske technyk te heroverjen troch de demokratysk-minded, troch de jongerein, troch de middenklasse, troch dyjingen dy't leauwe dat strange konkurrinsje tusken bedriuwen produsearret flugger foarútgong en in sûnere ekonomy dan ferbeane monopoaljes.

Etyk en oare saken

De etyske problemen fan genetyske technyk binne potinsjeel massaal. De mooglikheid fan it ûntwerpen fan in superfirus dat de ins en outs fan it minsklik ymmúnsysteem transkribearre yn har genoom hat kin net ôfwiisd wurde. Dit is in steurend perspektyf; it soe it normale paradigma omkeare, en besibbe wêze oan in firus dat faksinearre wurdt tsjin it ymmúnsysteem. "Designer-baby's" kinne liede ta in oplibbing fan eugenika en in minsklike wapenwedstriid wêryn beskavingen opsletten binne yn in konstante striid om de meast yntelliginte, ruthless boargers te meitsjen.

Dit binne lykwols problemen mei de takomstige mooglikheden fan genetyske technyk, net mei de hjoeddeistige realiteiten fan CRISPR. Foar no kin gjin fan 'e wichtichste etyske soargen realisearre wurde, benammen troch ús beheinde begryp fan ús eigen biology. CRISPR betsjut dat as wy in blauwdruk hiene om it boppeneamde superfirus te meitsjen, wy wierskynlik koene. Us kennis fan it ymmúnsysteem is lykwols fierstente beheind om in firus te ymplementearjen dat it kin omgean.

De soargen oer ûntwerperbaby's binne op deselde manier oerblaasd. Alderearst is de gearhing fan genetyske yngenieur mei eugenika gefaarlik en ferkeard. Eugenics is garbage wittenskip. Eugenika fertrout op 'e ferfalske oannames dat eigenskippen lykas yntelliginsje en sterkte foaral erflik binne, yn tsjinstelling ta de nuansearre moderne konsensus dat 1) dizze eigenskippen ekstreem min definieare binne, en 2) se ûntsteane út in komplekse ynteraksje fan 'e genome (net allinich in pear yndividuele genen).

De obsesje fan de measte eugenetisten mei de promulgaasje fan it blanke ras lit sjen dat de beweging net mear is as in besykjen om âlde rassistyske ideeën in pseudowittenskiplike finer fan legitimiteit te jaan. Ommers, it wite "ras" sels is in sosjaal konstruksje, yn tsjinstelling ta in biologyske realiteit.

Noch wichtiger, eugenici hawwe konsekwint pleite foar de promoasje fan "skjinere" genen mei geweld. Yn 'e 1920's Amearika betsjutte dit it sterilisearjen fan elkenien fan 'e geastlik sike oant de seksueel promiskue, en yn 'e 1940's Dútslân betsjutte it de eksekúsje fan miljoenen ûnskuldigen. Nettsjinsteande dat it Tredde Ryk de mearderheid fan diagnoaze skizofreny's útfierd hat, toant it moderne Dútslân gjin ôfwiking yn skizofrenypromininsje fan har buorlju.

Dat sei, it skilderjen fan genetyske yngenieurs as eugenicists smyt de goede namme fan wittenskippers dy't wurkje om it lot fan allegearre minsken, likegoed as in jaan eugenicists in perfekte kâns om te mount in comeback troch tying harsels oan de meast spannende útfining yn de wittenskip op dit stuit. CRISPR-yngenieurs ûnderskriuwe gjin crackpot rasiale teoryen, en se wolle jo jaan mear frijheid, mear kar wêrmei jo libben libje.

Nee, CRISPR sil net liede ta âlders dy't de homoseksualiteit út har poppen manipulearje. It "homo-gen" is in wûnderlik passende metafoar foar it uterjen fan it idee dat homoseksualiteit gjin kar is. As in feitlike werjefte fan 'e realiteit biedt it lykwols net folle. Minsklike seksualiteit is in searje komplekse, gearhingjende gedrach dy't sawol genetyske as omjouwingsfûnsen hawwe. It feit dat homofobyske âlden gjin bern ôfbrekke dy't letter homo blykt te wêzen, bewiist dat der gjin "homo-gen" ienfâldich genôch is foar CRISPR om it oer te setten op heteroseksualiteit.

Likegoed is de redenearring efter de eangst foar in "embryo-yntelliginsje-eksploazje" fia CRISPR defekt. Minsklike yntelliginsje is it kroanjuwiel fan 'e ierde, en mooglik fan it hiele sinnestelsel. It is sa kompleks en ynspirearjend dat in grut persintaazje fan minsken leaut dat syn oarsprong boppenatuerlik is. DNA, in biologyske programmeartaal, kodearret it wol, mar op in manier dy't op it stuit fier boppe ús begryp is. In wrâld wêr't wy begrepen hoe't wy ús yntelliginsje kinne feroarje fia CRISPR soe in wrâld wêze wêr't wy wisten hoe't wy yntelliginsje yn programmeartaal moatte fertsjintwurdigje.

Tink derom dat DNA in programmeartaal is, jout ús in nuttige metafoar om de kloof te begripen tusken de mooglikheden fan CRISPR en dejingen dy't nedich binne om de eangsten fan minsken oer genetyske yngenieur út te fieren. It minsklik lichem is in kompjûterprogramma skreaun yn miljarden rigels fan DNA-base-pear-koade.

CRISPR jout ús de mooglikheid om dizze koade te feroarjen. Learje hoe te typen makket jo lykwols gjin saakkundige programmeur. Typen is fansels in betingst om in saakkundige programmeur te wurden, mar tsjin 'e tiid dat in yndividu sels ticht by programmearringsfeardigens is, is hy of sy al lang foarby de ûntdekking fan learen hoe te typen.